ヒートシンクデザインのアイデア

電子部品にヒートシンクを取り付けると、装置内部からラジエーターへの熱伝達とラジエーター内部の熱伝達が熱伝導に該当します。古典的な熱伝達における熱伝導は、フーリエ熱伝導の公式で表すことができます。

コンポーネントの熱が熱伝導によってラジエーターに伝達された後、熱放散を完了するには、対流と放射熱交換によって熱ラジエーターを環境に伝達する必要があります。ラジエーターフィンと周囲の空気との間の熱交換方法は、対流熱交換です。まず、対流熱伝達を説明するために使用されるニュートンの冷却の法則を見てみましょう。

明らかに、対流熱伝達面積を増やすことにより、熱伝達を直接強化することができます。ただし、伝熱面積を増やすと、通常、ラジエーターのサイズを大きくする必要があり、その結果、製品全体のサイズが大きくなります。これは、電子製品の小型化が進む傾向とは一致しません。さらに、ほとんどの場合、ラジエーターを増やすことは、熱放散のコストも増加させることになります。スペースが与えられるとき、熱放散面積を増やすには、微細なラジエーターが熱放散面積を増やしながら風抵抗を増やし、内部の空気の流れに影響を与え、対流熱伝達係数を減らすため、システムの風抵抗も考慮する必要があります。従来の現象は、フィン密度と風抵抗の関係を説明するのに十分です:強制空冷製品のラジエーターフィン密度は、通常、自然放熱製品のそれよりも高くなります。